JP2792264B2 - 内燃機関用フィルタ再生装置 - Google Patents
内燃機関用フィルタ再生装置Info
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
- F01N3/0233—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles periodically cleaning filter by blowing a gas through the filter in a direction opposite to exhaust flow, e.g. exposing filter to engine air intake
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F01N3/027—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means
- F01N3/028—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means using microwaves
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジンから
排出される排気ガス中に含まれるパティキュレート（粒
子状物質）を捕集する内燃機関用フィルタをマイクロ波
エネルギを利用して再生する装置に関するものである。
排出される排気ガス中に含まれるパティキュレート（粒
子状物質）を捕集する内燃機関用フィルタをマイクロ波
エネルギを利用して再生する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】欧米および日本などのいわゆる先進国の
高度な経済成長は地球上の文明に大きく貢献してきた。
しかしながら、先進国の経済成長を中心とした化石燃料
エネルギの浪費は地球の大気を汚染してきた。
高度な経済成長は地球上の文明に大きく貢献してきた。
しかしながら、先進国の経済成長を中心とした化石燃料
エネルギの浪費は地球の大気を汚染してきた。
【０００３】地球環境保全に関して、今日では地球温暖
化対策すなわちＣＯ2 低減対策が大きくクローズアップ
されているが、森林破壊を招く酸性雨の対策も無視でき
ない。
化対策すなわちＣＯ2 低減対策が大きくクローズアップ
されているが、森林破壊を招く酸性雨の対策も無視でき
ない。
【０００４】酸性雨は硫黄酸化物や窒素酸化物などの大
気汚染物質が汚染源となって生じる自然現象であり、近
年世界各国でこのような大気汚染物質の排出規制がコ・
ジェネレーションなどの固定発生源や自動車などの移動
発生源に対して強化される動きにある。特に、自動車の
排気ガスに関する規制は従来の濃度規制から総量規制へ
移行され規制値自体も大幅な削減がなされようとしてい
る。
気汚染物質が汚染源となって生じる自然現象であり、近
年世界各国でこのような大気汚染物質の排出規制がコ・
ジェネレーションなどの固定発生源や自動車などの移動
発生源に対して強化される動きにある。特に、自動車の
排気ガスに関する規制は従来の濃度規制から総量規制へ
移行され規制値自体も大幅な削減がなされようとしてい
る。
【０００５】自動車の中でもディーゼル車は窒素酸化物
と同時にパティキュレートの排出規制の強化が行われ
る。燃料噴射時期遅延などの燃焼改善による従来の排気
ガス中の汚染物質低減対策だけでは排出ガス規制値を達
成することは不可能とされ、現状では排気ガスの後処理
装置の付設が不可欠である。この後処理装置はパティキ
ュレートを捕集するフィルタを有するものである。
と同時にパティキュレートの排出規制の強化が行われ
る。燃料噴射時期遅延などの燃焼改善による従来の排気
ガス中の汚染物質低減対策だけでは排出ガス規制値を達
成することは不可能とされ、現状では排気ガスの後処理
装置の付設が不可欠である。この後処理装置はパティキ
ュレートを捕集するフィルタを有するものである。
【０００６】ところが、パティキュレートが捕集され続
けるとフィルタは目詰まりを生じて捕集能力が大幅に低
下するとともに排気ガスの流れが悪くなってエンジン出
力の低下あるいはエンジンの停止といったことに至る。
けるとフィルタは目詰まりを生じて捕集能力が大幅に低
下するとともに排気ガスの流れが悪くなってエンジン出
力の低下あるいはエンジンの停止といったことに至る。
【０００７】したがって、現在世界中でフィルタの捕集
能力を再生させるための技術開発が進められているが、
今だ実用には至っていない。
能力を再生させるための技術開発が進められているが、
今だ実用には至っていない。
【０００８】パティキュレートは６００℃程度から燃焼
することが知られている。パティキュレートをこの高温
度域に昇温するためのエネルギを発生する手段として、
バーナ方式、電気ヒーター方式あるいはマイクロ波方式
などが考えられている。
することが知られている。パティキュレートをこの高温
度域に昇温するためのエネルギを発生する手段として、
バーナ方式、電気ヒーター方式あるいはマイクロ波方式
などが考えられている。
【０００９】本発明者らは昇温効率の良さ、安全性、装
置構成の容易さあるいは再生制御性の良さなどを考慮し
てマイクロ波方式によるフィルタ再生装置を開発してき
た。
置構成の容易さあるいは再生制御性の良さなどを考慮し
てマイクロ波方式によるフィルタ再生装置を開発してき
た。
【００１０】マイクロ波方式によるフィルタ再生装置と
しては、たとえば特開昭５９−１２６０２２号公報があ
る。同公報に開示されている装置を図５に示す。同図に
おいて、１はエンジン、２は排気マニフールド、３は排
気管、４は排気分岐管、５はフィルタ、６はフィルタを
収納した加熱室、７はマイクロ波発生手段、８はマイク
ロ波発生手段７の発生したマイクロ波を加熱室６に導く
導波管、９はマイクロ波反射板、１０は空気ポンプ、１
１は空気供給路、１２はマイクロ波発生手段７の駆動電
源、１３はマフラー、１４は空気切換バルブ、１５は排
気ガス流切換バルブである。
しては、たとえば特開昭５９−１２６０２２号公報があ
る。同公報に開示されている装置を図５に示す。同図に
おいて、１はエンジン、２は排気マニフールド、３は排
気管、４は排気分岐管、５はフィルタ、６はフィルタを
収納した加熱室、７はマイクロ波発生手段、８はマイク
ロ波発生手段７の発生したマイクロ波を加熱室６に導く
導波管、９はマイクロ波反射板、１０は空気ポンプ、１
１は空気供給路、１２はマイクロ波発生手段７の駆動電
源、１３はマフラー、１４は空気切換バルブ、１５は排
気ガス流切換バルブである。
【００１１】上記した構成において、エンジンの排気ガ
スは排気ガス流切換バルブ１５によってフィルタ５に導
かれたり、直接大気へ排出されたりする。パティキュレ
ート捕集サイクルにおいて、排気ガスはフィルタ５に導
かれ排気ガス中に含まれるパティキュレートはフィルタ
５に捕集されるが前述したようにフィルタ５の捕集能力
は有限である。捕集能力が限界に達すると排気ガス流切
換バルブ１５が制御され排気管３への排気ガスは遮断さ
れ排気ガスのすべては排気分岐管４を経て大気に排出さ
れる。この間にフィルタ５の再生が行われる。このフィ
ルタ再生サイクルにおいてパティキュレートを加熱する
エネルギはマイクロ波発生手段７からまた燃焼に必要な
空気が空気ポンプ１０より同時に供給される。所定の時
間を経てフィルタ再生が完了すると排気ガス流切換バル
ブ１５が再び制御されてフィルタ５に排気ガスが導かれ
る。この捕集と再生のサイクルがくり返される。
スは排気ガス流切換バルブ１５によってフィルタ５に導
かれたり、直接大気へ排出されたりする。パティキュレ
ート捕集サイクルにおいて、排気ガスはフィルタ５に導
かれ排気ガス中に含まれるパティキュレートはフィルタ
５に捕集されるが前述したようにフィルタ５の捕集能力
は有限である。捕集能力が限界に達すると排気ガス流切
換バルブ１５が制御され排気管３への排気ガスは遮断さ
れ排気ガスのすべては排気分岐管４を経て大気に排出さ
れる。この間にフィルタ５の再生が行われる。このフィ
ルタ再生サイクルにおいてパティキュレートを加熱する
エネルギはマイクロ波発生手段７からまた燃焼に必要な
空気が空気ポンプ１０より同時に供給される。所定の時
間を経てフィルタ再生が完了すると排気ガス流切換バル
ブ１５が再び制御されてフィルタ５に排気ガスが導かれ
る。この捕集と再生のサイクルがくり返される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成において、パティキュレートの燃焼用空気のフィ
ルタへの流入はパティキュレートが燃焼可能温度に達し
ていない領域ではマイクロ波加熱によるパティキュレー
トの昇温を妨げるように作用する。特にフィルタの空気
流入端面ではフィルタ内部より燃焼熱の伝熱を受けても
輻射現象および上述の空気による冷却によりその領域に
捕集されたパティキュレートを燃焼除去させることがで
きない課題を有していた。このためパティキュレート捕
集と再生との繰り返しにおいて端面部のパティキュレー
ト堆積が増大し最悪の場合フィルタへの排気ガス流入が
不可能になり、エンジン停止に至る大きな課題があっ
た。
の構成において、パティキュレートの燃焼用空気のフィ
ルタへの流入はパティキュレートが燃焼可能温度に達し
ていない領域ではマイクロ波加熱によるパティキュレー
トの昇温を妨げるように作用する。特にフィルタの空気
流入端面ではフィルタ内部より燃焼熱の伝熱を受けても
輻射現象および上述の空気による冷却によりその領域に
捕集されたパティキュレートを燃焼除去させることがで
きない課題を有していた。このためパティキュレート捕
集と再生との繰り返しにおいて端面部のパティキュレー
ト堆積が増大し最悪の場合フィルタへの排気ガス流入が
不可能になり、エンジン停止に至る大きな課題があっ
た。
【００１３】本発明は上記課題を解決するもので、排気
ガスの流入端面に堆積するパティキュレートを効果的に
除去する改良された内燃機関用フィルタ再生装置を提供
することを目的としたものである。
ガスの流入端面に堆積するパティキュレートを効果的に
除去する改良された内燃機関用フィルタ再生装置を提供
することを目的としたものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、内燃機関の排気ガス中に含まれるパティキ
ュレートを捕集するフィルタと、前記フィルタを収納す
る加熱室と、前記加熱室に給電されるマイクロ波を発生
するマイクロ波発生手段と、前記フィルタに通流する酸
素を含む気体を供給する手段とを備え、前記マイクロ波
発生手段が発生したマイクロ波および前記酸素を含む気
体を前記フィルタの排気ガス下流側から供給させもので
ある。
するために、内燃機関の排気ガス中に含まれるパティキ
ュレートを捕集するフィルタと、前記フィルタを収納す
る加熱室と、前記加熱室に給電されるマイクロ波を発生
するマイクロ波発生手段と、前記フィルタに通流する酸
素を含む気体を供給する手段とを備え、前記マイクロ波
発生手段が発生したマイクロ波および前記酸素を含む気
体を前記フィルタの排気ガス下流側から供給させもので
ある。
【００１５】また、内燃機関の排気ガス中に含まれるパ
ティキュレートを捕集するフィルタと、前記フィルタの
排気ガス流出側の端面に近接して設けられた放熱防止手
段と、前記フィルタと放熱防止手段との内少なくともフ
ィルタを収納する加熱室と、前記加熱室に給電されるマ
イクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、前記フィル
タに通流させる酸素を含む気体を供給する手段とを備
え、前記マイクロ波発生手段が発生したマイクロ波およ
び前記酸素を含む気体を前記フィルタの排気ガス下流側
から供給するものである。
ティキュレートを捕集するフィルタと、前記フィルタの
排気ガス流出側の端面に近接して設けられた放熱防止手
段と、前記フィルタと放熱防止手段との内少なくともフ
ィルタを収納する加熱室と、前記加熱室に給電されるマ
イクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、前記フィル
タに通流させる酸素を含む気体を供給する手段とを備
え、前記マイクロ波発生手段が発生したマイクロ波およ
び前記酸素を含む気体を前記フィルタの排気ガス下流側
から供給するものである。
【００１６】
【作用】本発明は上記した構成により、フィルタの排気
ガス下流側に捕集されたパティキュレートが強くマイク
ロ波加熱され、燃焼可能温度に達する。その後、燃焼用
の酸素を含む気体をフィルタの排気ガス流通方向と逆方
向に供給することにより、フィルタの排気ガス下流側近
傍に捕集されたパティキュレートが燃焼を開始し、その
燃焼領域が徐々にフィルタの排気ガス上流側に移動して
いく。この燃焼熱によりフィルタの排気ガス流入側端面
は高温にさらされ、その領域に捕集および堆積したパテ
ィキュレートが燃焼し除去される。この結果、フィルタ
の排気ガス流入端面およびその近傍のパティキュレート
は完全に除去されフィルタの機能を永続させることがで
きる。
ガス下流側に捕集されたパティキュレートが強くマイク
ロ波加熱され、燃焼可能温度に達する。その後、燃焼用
の酸素を含む気体をフィルタの排気ガス流通方向と逆方
向に供給することにより、フィルタの排気ガス下流側近
傍に捕集されたパティキュレートが燃焼を開始し、その
燃焼領域が徐々にフィルタの排気ガス上流側に移動して
いく。この燃焼熱によりフィルタの排気ガス流入側端面
は高温にさらされ、その領域に捕集および堆積したパテ
ィキュレートが燃焼し除去される。この結果、フィルタ
の排気ガス流入端面およびその近傍のパティキュレート
は完全に除去されフィルタの機能を永続させることがで
きる。
【００１７】このような構成によりフィルタの排気ガス
流入側はフィルタ機能を十分に再生することが可能だ
が、従来の課題からも認められるようにフィルタの排気
ガス下流側はフィルタ機能を低下させる。この排気ガス
下流側のフィルタ機能低下はエンジン停止といった従来
の大きな課題に至らしめる危険性はほとんどない。
流入側はフィルタ機能を十分に再生することが可能だ
が、従来の課題からも認められるようにフィルタの排気
ガス下流側はフィルタ機能を低下させる。この排気ガス
下流側のフィルタ機能低下はエンジン停止といった従来
の大きな課題に至らしめる危険性はほとんどない。
【００１８】しかしながら、フィルタ機能のより完全な
再生を実行させるために、フィルタの排気ガス下流側に
放熱防止手段を設け、フィルタの排気ガス下流側端面で
の輻射防止および燃焼用気体による冷却作用の抑制を図
っている。この放熱防止手段の配設により、フィルタの
排気ガス下流側端面はフィルタ内部でのパティキュレー
ト燃焼熱の伝熱により高温になり、その領域に存在する
パティキュレートを燃焼除去させることができる。
再生を実行させるために、フィルタの排気ガス下流側に
放熱防止手段を設け、フィルタの排気ガス下流側端面で
の輻射防止および燃焼用気体による冷却作用の抑制を図
っている。この放熱防止手段の配設により、フィルタの
排気ガス下流側端面はフィルタ内部でのパティキュレー
ト燃焼熱の伝熱により高温になり、その領域に存在する
パティキュレートを燃焼除去させることができる。
【００１９】以上のような構成によるフィルタ機能の再
生は、フィルタ機能の耐久性を保証する。
生は、フィルタ機能の耐久性を保証する。
【００２０】
【実施例】以下本発明の実施例を添付図面を参照して説
明する。
明する。
【００２１】図１において、１６は内燃機関の排気ガス
を排出する排気管、１７は排気管の途中に設けられた加
熱室、１８は加熱室内に収納され排気ガスが通過する間
に排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するフ
ィルタ、１９は加熱室に給電するマイクロ波を発生させ
るマイクロ波発生手段、２０はマイクロ波発生手段１９
の発生したマイクロ波を加熱室１７に伝送する導波管、
２１は加熱室１７に酸素を含む気体を供給する気体供給
手段である。この気体供給手段２１は、マイクロ波発生
手段１９の冷却手段を兼ねている。この気体は開閉バル
ブ２２を制御することにより導波管２０内への流入が実
行され、導波管内を流通して加熱室１７に配流される。
を排出する排気管、１７は排気管の途中に設けられた加
熱室、１８は加熱室内に収納され排気ガスが通過する間
に排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するフ
ィルタ、１９は加熱室に給電するマイクロ波を発生させ
るマイクロ波発生手段、２０はマイクロ波発生手段１９
の発生したマイクロ波を加熱室１７に伝送する導波管、
２１は加熱室１７に酸素を含む気体を供給する気体供給
手段である。この気体供給手段２１は、マイクロ波発生
手段１９の冷却手段を兼ねている。この気体は開閉バル
ブ２２を制御することにより導波管２０内への流入が実
行され、導波管内を流通して加熱室１７に配流される。
【００２２】また、２３は排気ガス分岐管であり、バル
ブ２４，２５により排気ガス流の排出経路としてフィル
タを含む排気管あるいは排気分岐管２３が選択される。
図示したバルブ２４，２５の位置はフィルタ側に排気ガ
スを流通させる場合である。２６は連結管であり、酸素
を含む気体の排出路である。２７，２８は加熱室１７を
限定するマイクロ波遮蔽手段であり、パンチング孔構成
あるいはハニカム構成からなる。２９はフィルタ１８の
外周と加熱室内壁との間に設けられた断熱材であり、加
熱室内へのフィルタ支持をも兼ねている。３０は導波管
の壁面に設けられたパンチング孔群である。
ブ２４，２５により排気ガス流の排出経路としてフィル
タを含む排気管あるいは排気分岐管２３が選択される。
図示したバルブ２４，２５の位置はフィルタ側に排気ガ
スを流通させる場合である。２６は連結管であり、酸素
を含む気体の排出路である。２７，２８は加熱室１７を
限定するマイクロ波遮蔽手段であり、パンチング孔構成
あるいはハニカム構成からなる。２９はフィルタ１８の
外周と加熱室内壁との間に設けられた断熱材であり、加
熱室内へのフィルタ支持をも兼ねている。３０は導波管
の壁面に設けられたパンチング孔群である。
【００２３】排気ガスは図中矢印で示した方向から排気
管内を流れフィルタに流入される。フィルタ１８はウォ
ールフロータイプのハニカム構造体で構成され、排気ガ
スに含まれるパティキュレートを捕集する機能を有して
いる。このフィルタ１８に捕集されたパティキュレート
の量が増大すると、フィルタ１８の圧損が増大し内燃機
関であるエンジンの負荷が増加するとともに最悪の場合
にはエンジン停止に至る。
管内を流れフィルタに流入される。フィルタ１８はウォ
ールフロータイプのハニカム構造体で構成され、排気ガ
スに含まれるパティキュレートを捕集する機能を有して
いる。このフィルタ１８に捕集されたパティキュレート
の量が増大すると、フィルタ１８の圧損が増大し内燃機
関であるエンジンの負荷が増加するとともに最悪の場合
にはエンジン停止に至る。
【００２４】したがって適当な時期にフィルタ１８に捕
集されたパティキュレートを除去する必要がある。この
適当な時期の判断手段としては、フィルタ１８の圧損レ
ベル検出、電気的手段によるパティキュレート捕集量の
検出あるいはエンジンの動作状態の積算値などによって
なされる。
集されたパティキュレートを除去する必要がある。この
適当な時期の判断手段としては、フィルタ１８の圧損レ
ベル検出、電気的手段によるパティキュレート捕集量の
検出あるいはエンジンの動作状態の積算値などによって
なされる。
【００２５】次にフィルタ再生の基本プロセスを説明す
る。フィルタが捕集したパティキュレート捕集量がフィ
ルタ再生を実行すべき捕集量領域に達すると、フィルタ
再生プロセスが開始する。
る。フィルタが捕集したパティキュレート捕集量がフィ
ルタ再生を実行すべき捕集量領域に達すると、フィルタ
再生プロセスが開始する。
【００２６】この再生制御指令は本装置の一構成要素で
ある制御部（図示していない）より発せられる。この制
御部の指令に基づいて、まずバルブ２５が開成され、引
き続いてバルブ２４が閉成される。これにより、排気ガ
スは排気分岐管に導かれる。次に、マイクロ波発生手段
に駆動電力が供給される。マイクロ波発生手段が発生す
るマイクロ波は導波管２０を伝送してフィルタ１８の排
気ガス下流側より加熱室内に給電される。これにより、
フィルタの排気ガス下流側近傍に捕集されたパティキュ
レートが他の領域のパティキュレートに比べて強くマイ
クロ波加熱される。適当な時間経過後、フィルタの排気
ガス下流側に存在するパティキュレートは燃焼可能温度
に到達する。この時、フィルタを流れる排気ガスはほぼ
完全に遮断されている。これによってマイクロ波加熱さ
れたパティキュレートはその燃焼可能温度域に向かって
効率よく温度上昇していく。
ある制御部（図示していない）より発せられる。この制
御部の指令に基づいて、まずバルブ２５が開成され、引
き続いてバルブ２４が閉成される。これにより、排気ガ
スは排気分岐管に導かれる。次に、マイクロ波発生手段
に駆動電力が供給される。マイクロ波発生手段が発生す
るマイクロ波は導波管２０を伝送してフィルタ１８の排
気ガス下流側より加熱室内に給電される。これにより、
フィルタの排気ガス下流側近傍に捕集されたパティキュ
レートが他の領域のパティキュレートに比べて強くマイ
クロ波加熱される。適当な時間経過後、フィルタの排気
ガス下流側に存在するパティキュレートは燃焼可能温度
に到達する。この時、フィルタを流れる排気ガスはほぼ
完全に遮断されている。これによってマイクロ波加熱さ
れたパティキュレートはその燃焼可能温度域に向かって
効率よく温度上昇していく。
【００２７】この後に、開閉バルブ２２が制御され適当
な流量の酸素を含む気体（実施例の場合はマイクロ波発
生手段の冷却風）が導波管２０のパンチング孔群３０よ
り導波管内に導流され導波管内を経てフィルタの排気ガ
ス下流側に供給される。この気体によってフィルタの排
気ガス下流側に存在する高温化されたパティキュレート
が燃焼状態に移行する。この燃焼領域は酸素を含む気体
の流通方向に移動しつつフィルタ径方向に拡大してい
き、適当な時間を経てフィルタのほぼ全域のパティキュ
レートが燃焼し除去される。燃焼を促進させる酸素を含
む気体の流出経路は連結管２６、排気分岐管２３、マフ
ラーを経て大気に至る経路である。
な流量の酸素を含む気体（実施例の場合はマイクロ波発
生手段の冷却風）が導波管２０のパンチング孔群３０よ
り導波管内に導流され導波管内を経てフィルタの排気ガ
ス下流側に供給される。この気体によってフィルタの排
気ガス下流側に存在する高温化されたパティキュレート
が燃焼状態に移行する。この燃焼領域は酸素を含む気体
の流通方向に移動しつつフィルタ径方向に拡大してい
き、適当な時間を経てフィルタのほぼ全域のパティキュ
レートが燃焼し除去される。燃焼を促進させる酸素を含
む気体の流出経路は連結管２６、排気分岐管２３、マフ
ラーを経て大気に至る経路である。
【００２８】なお、マイクロ波発生手段の動作はフィル
タ全域のパティキュレート燃焼が完了するまで継続する
必要はなく、フィルタの排気ガス下流側に存在するパテ
ィキュレートが燃焼状態に移行した後、適当な時期に停
止させたりマイクロ波パワーを低下させたりすることが
できる。しかしながら、フィルタ内での排気ガス流通方
向と逆方向への酸素を含む気体の流通時間はフィルタ全
域の再生が終了するまで継続される。
タ全域のパティキュレート燃焼が完了するまで継続する
必要はなく、フィルタの排気ガス下流側に存在するパテ
ィキュレートが燃焼状態に移行した後、適当な時期に停
止させたりマイクロ波パワーを低下させたりすることが
できる。しかしながら、フィルタ内での排気ガス流通方
向と逆方向への酸素を含む気体の流通時間はフィルタ全
域の再生が終了するまで継続される。
【００２９】フィルタ再生サイクルが終了すると開閉バ
ルブ２２は元の状態、すなわち導波管の壁面に設けられ
たパンチング孔群３０を閉成する状態に制御される。そ
の後、バルブ２４，２５が制御され図１に示した状態に
なり、フィルタ１８に排気ガスが流入されフィルタでパ
ティキュレート捕集が行われる。
ルブ２２は元の状態、すなわち導波管の壁面に設けられ
たパンチング孔群３０を閉成する状態に制御される。そ
の後、バルブ２４，２５が制御され図１に示した状態に
なり、フィルタ１８に排気ガスが流入されフィルタでパ
ティキュレート捕集が行われる。
【００３０】本発明の要点は、フィルタの排気ガス下流
側に存在するパティキュレートを選択的にマイクロ波加
熱し燃焼させるとともにフィルタの排気ガス上流側方向
にその燃焼領域を移動させるものである。この効用につ
いて、図２，図３を用いて以下に説明する。
側に存在するパティキュレートを選択的にマイクロ波加
熱し燃焼させるとともにフィルタの排気ガス上流側方向
にその燃焼領域を移動させるものである。この効用につ
いて、図２，図３を用いて以下に説明する。
【００３１】図２はフィルタの排気ガス上流側からマイ
クロ波を給電し排気ガス流通方向と同一方向に酸素を含
む気体を流通させパティキュレートを加熱燃焼し除去さ
せた時のフィルタ再生状態を示す図であり、図３はフィ
ルタの排気ガス下流側からマイクロ波を給電し排気ガス
流通方向と逆方向に酸素を含む気体を流通させパティキ
ュレートを除去した時のフィルタ再生状態を示す図であ
る。
クロ波を給電し排気ガス流通方向と同一方向に酸素を含
む気体を流通させパティキュレートを加熱燃焼し除去さ
せた時のフィルタ再生状態を示す図であり、図３はフィ
ルタの排気ガス下流側からマイクロ波を給電し排気ガス
流通方向と逆方向に酸素を含む気体を流通させパティキ
ュレートを除去した時のフィルタ再生状態を示す図であ
る。
【００３２】両図において、３１はハニカム構造体から
なるフィルタ、３２はハニカム状の各貫通孔の端部を互
い違いに封止するプラグ、点集群３３は再生後のパティ
キュレート残存領域を示している。マイクロ波が給電さ
れるフィルタ端面部近傍に存在するパティキュレートは
完全には燃焼除去されず残存する。排気ガス上流側での
パティキュレートの残存（図２）は捕集／再生の繰り返
しによってその残存量が増大し、排気ガスの流通孔を次
第に狭めていく。排気ガス圧の高まりにより、最悪の場
合にはエンジンの停止に至る。一方、排気ガス下流側で
のパティキュレートの残存（図３）はフィルタの排気ガ
ス流通面積を一部減少させるがその減少量はごくわずか
であり、フィルタの機能はほぼ保証できている。この場
合、捕集／再生の繰り返しによってパティキュレートの
残存量は徐々に増大するが適当な残存量で飽和する。こ
の飽和状態でのフィルタ機能は初期フィルタ機能の約８
０％以上が確保され耐久性能の保証もできる状態であ
る。なお、残存量の飽和を生じる現象は以下のように考
えられる。マイクロ波によって初期に加熱されるパティ
キュレートは端面部の近傍である。したがって、残存す
るパティキュレートが存在できる（すなわちマイクロ波
加熱によって燃焼可能温度まで達しない領域）が限定さ
れることによると考えられる。
なるフィルタ、３２はハニカム状の各貫通孔の端部を互
い違いに封止するプラグ、点集群３３は再生後のパティ
キュレート残存領域を示している。マイクロ波が給電さ
れるフィルタ端面部近傍に存在するパティキュレートは
完全には燃焼除去されず残存する。排気ガス上流側での
パティキュレートの残存（図２）は捕集／再生の繰り返
しによってその残存量が増大し、排気ガスの流通孔を次
第に狭めていく。排気ガス圧の高まりにより、最悪の場
合にはエンジンの停止に至る。一方、排気ガス下流側で
のパティキュレートの残存（図３）はフィルタの排気ガ
ス流通面積を一部減少させるがその減少量はごくわずか
であり、フィルタの機能はほぼ保証できている。この場
合、捕集／再生の繰り返しによってパティキュレートの
残存量は徐々に増大するが適当な残存量で飽和する。こ
の飽和状態でのフィルタ機能は初期フィルタ機能の約８
０％以上が確保され耐久性能の保証もできる状態であ
る。なお、残存量の飽和を生じる現象は以下のように考
えられる。マイクロ波によって初期に加熱されるパティ
キュレートは端面部の近傍である。したがって、残存す
るパティキュレートが存在できる（すなわちマイクロ波
加熱によって燃焼可能温度まで達しない領域）が限定さ
れることによると考えられる。
【００３３】図３に示したパティキュレートの残存領域
を燃焼可能温度領域に高めることも可能である。その手
段を図４に示す。同図において、図１と同一部材あるい
は同一機能部材は同一番号で示す。
を燃焼可能温度領域に高めることも可能である。その手
段を図４に示す。同図において、図１と同一部材あるい
は同一機能部材は同一番号で示す。
【００３４】３４はフィルタ１８の排気ガス下流側端面
に近接して設けられた放熱防止手段、３５は酸素を含む
気体を発生する気体発生手段、３６はその気体の導風ガ
イド、３７は導風ガイド内に設けられ排気ガスのリーク
を防止することを主機能とする逆止弁のようなバルブで
ある。放熱防止手段はフィルタ１８とともにその外周に
設けられた断熱材２９によって加熱室内に収納支持され
ている。
に近接して設けられた放熱防止手段、３５は酸素を含む
気体を発生する気体発生手段、３６はその気体の導風ガ
イド、３７は導風ガイド内に設けられ排気ガスのリーク
を防止することを主機能とする逆止弁のようなバルブで
ある。放熱防止手段はフィルタ１８とともにその外周に
設けられた断熱材２９によって加熱室内に収納支持され
ている。
【００３５】加熱室１７に収納されたフィルタ１８の排
気ガス下流側にフィルタ１８の端面に近接して設けられ
た放熱防止手段３４はフィルタ１８と同様のセラミック
材で構成され、排気ガスの流通が可能な構造体からなっ
ている。フィルタ端面部は、フィルタ内部で生じるパテ
ィキュレート燃焼熱が伝熱されるが端面での熱輻射によ
り端面の温度がパティキュレート燃焼可能温度に到達で
きない問題をもっていた。また、パティキュレートの燃
焼を促進させる酸素を含む気体の流入部でもあり、その
気体によって端面部が冷却されるため端面部の温度を高
温にすることがより困難であった。放熱防止手段はフィ
ルタ端面部からの熱輻射を防止しかつ酸素を含む気体の
直接的な導風を回避してフィルタ端面部近傍の温度をパ
ティキュレート燃焼温度領域に至らしめる機能を有する
部材である。この放熱防止手段の介在により、フィルタ
の排気ガス下流側近傍に残存するパティキュレート（図
３参照）はほぼ完全に燃焼除去される。この結果フィル
タの機能はより完全に再生され、フィルタの初期性能を
永続させることができる。
気ガス下流側にフィルタ１８の端面に近接して設けられ
た放熱防止手段３４はフィルタ１８と同様のセラミック
材で構成され、排気ガスの流通が可能な構造体からなっ
ている。フィルタ端面部は、フィルタ内部で生じるパテ
ィキュレート燃焼熱が伝熱されるが端面での熱輻射によ
り端面の温度がパティキュレート燃焼可能温度に到達で
きない問題をもっていた。また、パティキュレートの燃
焼を促進させる酸素を含む気体の流入部でもあり、その
気体によって端面部が冷却されるため端面部の温度を高
温にすることがより困難であった。放熱防止手段はフィ
ルタ端面部からの熱輻射を防止しかつ酸素を含む気体の
直接的な導風を回避してフィルタ端面部近傍の温度をパ
ティキュレート燃焼温度領域に至らしめる機能を有する
部材である。この放熱防止手段の介在により、フィルタ
の排気ガス下流側近傍に残存するパティキュレート（図
３参照）はほぼ完全に燃焼除去される。この結果フィル
タの機能はより完全に再生され、フィルタの初期性能を
永続させることができる。
【００３６】なお、この放熱防止部材は導波管２０の加
熱室１７への接続領域（マイクロ波給電部）を遮蔽する
ように配設することにより、排気ガスの導波管内への流
入を防止しマイクロ波発生手段のマイクロ波出力アンテ
ナ部が排気ガスによって汚染されることを防止できる効
果がある。
熱室１７への接続領域（マイクロ波給電部）を遮蔽する
ように配設することにより、排気ガスの導波管内への流
入を防止しマイクロ波発生手段のマイクロ波出力アンテ
ナ部が排気ガスによって汚染されることを防止できる効
果がある。
【００３７】なお、放熱防止手段はフィルタと一体的に
構成することができる。この場合、プラグ位置をフィル
タ端面から所定長だけ内部に設ければよい。また、放熱
防止手段をハニカム構造体とした場合、ハニカムのピッ
チはフィルタと独立に設定すればよい。また、放熱防止
部材を加熱室を限定するマイクロ波遮蔽手段と一体的に
構成してもよい。この場合、放熱防止手段は加熱室内側
に限定されず、加熱室外の位置に設け、マイクロ波遮蔽
手段とフィルタの排気ガス下流側端面とを対面させる構
成としても構わない。
構成することができる。この場合、プラグ位置をフィル
タ端面から所定長だけ内部に設ければよい。また、放熱
防止手段をハニカム構造体とした場合、ハニカムのピッ
チはフィルタと独立に設定すればよい。また、放熱防止
部材を加熱室を限定するマイクロ波遮蔽手段と一体的に
構成してもよい。この場合、放熱防止手段は加熱室内側
に限定されず、加熱室外の位置に設け、マイクロ波遮蔽
手段とフィルタの排気ガス下流側端面とを対面させる構
成としても構わない。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明の内燃機関用
フィルタ再生装置によれば、以下の効果が得られる。 （１）パティキュレート燃焼の移動方向をフィルタの排
気ガス流通方向と逆方向にすることにより、フィルタの
排気ガス上流側に捕集されるパティキュレートを完全に
除去することができ、フィルタ機能の再生を保証できる
とともにフィルタの耐久性を確保することができる。 （２）フィルタの排気ガス下流側に放熱防止部材を介在
させることにより、フィルタの排気ガス下流側端面近傍
に存在するパティキュレートの燃焼および除去を可能に
しフィルタ全域のより完全な再生を実行することができ
る。 （３）マイクロ波発生手段の冷却風をパティキュレート
燃焼促進の気体に使用することで高温化された気体によ
り気体によるフィルタ冷却を抑制しパティキュレート燃
焼を促進させることができる。 （４）放熱防止部材を導波管と加熱室との接続部を遮蔽
するように介在させる構成により排気ガスの導波管への
流入を防止しマイクロ波発生手段を排気ガスから保護さ
せることができる。
フィルタ再生装置によれば、以下の効果が得られる。 （１）パティキュレート燃焼の移動方向をフィルタの排
気ガス流通方向と逆方向にすることにより、フィルタの
排気ガス上流側に捕集されるパティキュレートを完全に
除去することができ、フィルタ機能の再生を保証できる
とともにフィルタの耐久性を確保することができる。 （２）フィルタの排気ガス下流側に放熱防止部材を介在
させることにより、フィルタの排気ガス下流側端面近傍
に存在するパティキュレートの燃焼および除去を可能に
しフィルタ全域のより完全な再生を実行することができ
る。 （３）マイクロ波発生手段の冷却風をパティキュレート
燃焼促進の気体に使用することで高温化された気体によ
り気体によるフィルタ冷却を抑制しパティキュレート燃
焼を促進させることができる。 （４）放熱防止部材を導波管と加熱室との接続部を遮蔽
するように介在させる構成により排気ガスの導波管への
流入を防止しマイクロ波発生手段を排気ガスから保護さ
せることができる。
【図１】本発明の第１の実施例における内燃機関用フィ
ルタ再生装置の構成図
ルタ再生装置の構成図
【図２】従来の装置による再生後のフィルタ状態を示す
断面図
断面図
【図３】本発明の装置による再生後のフィルタ状態を示
す断面図
す断面図
【図４】本発明の第２の実施例における内燃機関用フィ
ルタ再生装置の構成図
ルタ再生装置の構成図
【図５】従来の内燃機関用フィルタ再生装置の構成図
１７ 加熱室 １８ フィルタ １９ マイクロ波発生手段 ２１，３５ 気体供給手段 ３４ 放熱防止手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 孝広 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−259619（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−353209（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01N 3/02 301 - 341
Claims (2)
- 【請求項１】内燃機関の排気ガス中に含まれるパティキ
ュレートを捕集するフィルタと、前記フィルタを収納す
る加熱室と、前記加熱室に給電されるマイクロ波を発生
するマイクロ波発生手段と、前記フィルタに通流させる
酸素を含む気体を供給する手段とを備え、前記マイクロ
波発生手段が発生したマイクロ波および前記酸素を含む
気体を前記フィルタの排気ガス下流側から供給する内燃
機関用フィルタ再生装置。 - 【請求項２】内燃機関の排気ガス中に含まれるパティキ
ュレートを捕集するフィルタと、前記フィルタの排気ガ
ス流出側の端面に近接して設けられた放熱防止手段と、
前記フィルタと放熱防止手段との内少なくともフィルタ
を収納する加熱室と、前記加熱室に給電されるマイクロ
波を発生するマイクロ波発生手段と、前記フィルタに通
流させる酸素を含む気体を供給する手段とを備え、前記
マイクロ波発生手段が発生したマイクロ波および前記酸
素を含む気体を前記フィルタの排気ガス下流側から供給
する内燃機関用フィルタ再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3128984A JP2792264B2 (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3128984A JP2792264B2 (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04353207A JPH04353207A (ja) | 1992-12-08 |
| JP2792264B2 true JP2792264B2 (ja) | 1998-09-03 |
Family
ID=14998249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3128984A Expired - Fee Related JP2792264B2 (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2792264B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04259619A (ja) * | 1991-02-12 | 1992-09-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 内燃機関用フィルタ再生装置およびその再生制御方法 |
-
1991
- 1991-05-31 JP JP3128984A patent/JP2792264B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04353207A (ja) | 1992-12-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |